Molekulare Mechanismen der cAMP-vermittelten Tyrosinphosphorylierung der Rezeptoren für EGF und NGF

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Eine Erhöhung der intrazellulären cAMP-Konzentration, welches physiologisch durch Aktivierung von Gs-Protein-gekoppelten Rezeptoren und Adenylatzyklase induziert wird, reguliert ganz unterschiedliche physiologische Funktionen das Wachstum und Differenzierung, Sekretion oder Neurotransmission. Gs-Protein-gekoppelte Rezeptoren können aber auch Rezeptor-Tyrosinkinasen wie den Epidermalen Wachstumsfaktor (EGFR) indirekt aktivieren. Hier wurde gefunden, das PACAP, welches Gs-Protein-gekoppelte Rezeptoren aktiviert, eine Aktivierung des EGFR bewirkt. Die Wirkungen von intrazellulärem cAMP werden in erster Linie durch direkte Aktivierung der intrazellulären cAMP-Effektoren Proteinkinasen A (PKA) und Epacs vermittelt. Letztere aktivieren die kleinen Ras-ähnlichen GTPasen Rap1 und Rap2. Effektor-spezifische cAMP-Analoga werden häufig dazu verwandt, um die Funktion von PKA und Epac in intakten Zellen zu untersuchen. Hier wurde gefunden, dass das PKA-selektive cAMP-Analog 6-Bnz-cAMP den Einbau von [3H]Thymidin in die DNA in verschiedene Zelltypen stimuliert, während das nicht-selektive cAMP-Analog 8-pCPT-cAMP oder das Epac-selektive 8-pCPT-2’-O-methyl-cAMP den Einbau von [3H]Thymidin hemmten. 6-Bnz-cAMP bewirkte ferner eine Aktivierung von p42/44-Mitogen-aktivierte Kinase 1/2, was durch Inhibition des EGFR hemmbar war. Die inhibitorische Wirkung von 8-pCPT-modifizierten cAMP-Analoga auf den [3H]Thymidin- Einbau in die DNA war jedoch offensichtlich keine Folge einer Aktivierung von Epac, sondern beruhte auf einer Hemmung des äquilibrativen Nukleosidaustauscher 1 (ENT1). 8- pCPT-Adenosin, ein potentielles Hydrolyseprodukt von 8-pCPT-cAMP, war ein noch potenterer ENT1-Inhibitor als 8-pCPT-cAMP und bewirkte eine strake Aktivierung von Gs- Protein-gekoppelten Adenosin-Rezeptoren (A2A in PC12-, hauptsächlich A2B in HEK 293- Zellen). Überraschenderweise haben wir im Rahmen dieser Ergebnisse auch Hinweise darauf erhalten, dass der cAMP-Efflux und Aktivierung von Adenosin-Rezeptoren in die Signaltransduktion von intrazellulärem cAMP involviert sein könnte.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2004) Receptor tyrosine kinases are signaling intermediates of G protein-coupled receptors. Curr Pharm Design 10, 3539-3545
  Piiper A & Zeuzem S
  
• (2005) Epac activation converts cAMP from a proliferative into a differentiation signal in PC12 cells. Mol Biol Cell 16, 5639-5648
  Kiermayer S, Biondi RM, Plotz G, Haupenthal J, Zeuzem S & Piiper A
  
• (2006) Allosteric modulation of protein kinase activity with low molecular weight compounds. EMBO J 25, 5469–5480
  Engel M, Hindie V, Lopez-Garcia LA, Stroba A, Schaeffer F, Adrian I, Imig J, Idrissova L, Nastainczyk W, Zeuzem S, Alzari PM, Hartmann RW, Piiper A & Biondi RM
  
• (2009) Inhibition of the equilibrative nucleoside transporter 1 and activation of A2A adenosine receptors by C8-modified cAMP analogs and their hydrolytic products. J Biol Chem 284, 32256-32263
  Waidmann O, Pleli T, Dvorak K, Baehr C, Mondorf U, Plotz G, Zeuzem S, Biondi RM & Piiper A